[發(fā)明專利]代替海上平臺柴油發(fā)電機系統(tǒng)的應(yīng)急電源系統(tǒng)及控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110355573.6
• 申請日: 2021-04-01
• 公開（公告）號: CN113162215B
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 閔寬;楊林剛;楊闊;陳榮;施朝暉;楊飛;酈洪柯;吳津施;戴琦偉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電建集團華東勘測設(shè)計研究院有限公司
• 主分類號: H02J9/06
• 分類號: H02J9/06
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務(wù)所有限公司 33100
• 代理人: 劉曉春

本發(fā)明公開一種代替海上平臺柴油發(fā)電機系統(tǒng)的新的應(yīng)急電源系統(tǒng)及控制方法，屬于電力系統(tǒng)領(lǐng)域。該應(yīng)急電源系統(tǒng)包括儲能系統(tǒng)設(shè)備、低壓配電系統(tǒng)設(shè)備和輔助系統(tǒng)設(shè)備；海上平臺應(yīng)用柴油發(fā)電系統(tǒng)作為應(yīng)急電源時，存在運維難、啟動慢、集成度低等問題。本發(fā)明采用電池儲能作為海上平臺的一種新型應(yīng)急電源，通過需求制定合理的儲能容量選型，制定適合海上平臺的控制策略，可做到響應(yīng)時間快，便于運維，便于控制，電氣化集成度高，減少燃油危險等問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及一種代替海上平臺柴油發(fā)電機系統(tǒng)的新的應(yīng)急電源系統(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)

從目前風(fēng)資源開發(fā)及規(guī)劃情況看，國內(nèi)可供開發(fā)的陸上風(fēng)電場資源有限，海上風(fēng)電場開發(fā)成為沿海地區(qū)進一步發(fā)展風(fēng)電事業(yè)的必由之路。

傳統(tǒng)的柴油發(fā)電機技術(shù)由于其技術(shù)成熟、設(shè)備造價低等優(yōu)勢，目前歐洲海上風(fēng)電場、我國已建設(shè)及正在建設(shè)的海上風(fēng)電場和海上石油平臺均采用柴油發(fā)電機作為海上平臺（換流站）的應(yīng)急電源。柴油發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)成熟，電力電子元器件較少，基礎(chǔ)件、零配件質(zhì)量好，集成性好，日常維護、安裝難度小、運行靈活方便。但柴油發(fā)電系統(tǒng)為應(yīng)急負荷供電，也存在一些通病：①從運維方面，海上平臺上工作環(huán)境惡劣，啟動頻次少，柴油發(fā)電機需要定時帶空載運行，這無疑給運維人員增加了不少運維工作。同時，柴油機供電系統(tǒng)需要配備柴油，分別設(shè)置柴油機房和油罐室。柴油在一次耗損后，就需人為干涉，出海運輸補給柴油。②從啟動方面，柴油發(fā)電系統(tǒng)啟動時間較長，可達十多秒甚至更長，自啟動也存在啟動失敗問題。③從控制方面，柴油發(fā)電系統(tǒng)本身的控制依賴于低壓配電系統(tǒng)及其他控制系統(tǒng)發(fā)送控制命令，系統(tǒng)集成度相對較低。④從環(huán)保方面。柴油機燃燒有著高排放、高污染的缺點。

近年來，隨著海上風(fēng)電事業(yè)的蓬勃發(fā)展，海上風(fēng)電場的建設(shè)逐漸由近距離向著深遠海方向發(fā)展。這無疑對柴油發(fā)電系統(tǒng)的日常運維造成越來越大的考驗。而儲能電池技術(shù)作為近幾年迅速發(fā)展的產(chǎn)業(yè)，在陸上微網(wǎng)、應(yīng)急能源等有著較多工程應(yīng)用。本發(fā)明首次將儲能系統(tǒng)融入海上風(fēng)電場應(yīng)急電源系統(tǒng)。解決柴油發(fā)電系統(tǒng)作為應(yīng)急電源時，運維難、啟動慢、集成度低等問題。

基于上述情況，本發(fā)明提出了一種代替海上平臺柴油發(fā)電機系統(tǒng)的新的應(yīng)急電源系統(tǒng)及控制方法，可有效解決以上問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種代替海上平臺柴油發(fā)電機系統(tǒng)的新的應(yīng)急電源系統(tǒng)。用于解決海上平臺柴油發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定性差、可靠性低運維難、運維成本高的問題，同時給出了一種能達到該目的的應(yīng)急儲能電源系統(tǒng)控制方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：

第一方面，本發(fā)明提供一種代替海上平臺柴油發(fā)電機系統(tǒng)的新的應(yīng)急電源系統(tǒng)，包括儲能系統(tǒng)設(shè)備、低壓配電系統(tǒng)設(shè)備和輔助系統(tǒng)設(shè)備；儲能系統(tǒng)設(shè)備主要由隔離升壓變壓器、儲能雙向變流器、儲能電池組、本地控制器、儲能負荷控制器、雙電源切換裝置和ATS快速切換開關(guān)組成；低壓配電系統(tǒng)設(shè)備主要由低壓配電系統(tǒng)和應(yīng)急配電系統(tǒng)組成；低壓配電系統(tǒng)輸出端接至雙電源切換裝置，雙電源切換裝置輸出端接至ATS快速切換開關(guān)；ATS快速切換開關(guān)的第一路輸出端接至應(yīng)急配電系統(tǒng)，ATS快速切換開關(guān)的第二路輸出端接至隔離升壓變壓器并通過儲能雙向變流器向儲能電池組充電，且隔離升壓變壓器輸出端接至應(yīng)急配電系統(tǒng)，可通過ATS快速切換開關(guān)和本地控制器相配合用于控制并網(wǎng)模式和離網(wǎng)模式的切換。

其中，所述儲能電池組包括任意可反復(fù)充放電循環(huán)的正常儲能電池，例如鋰離子電池、鉛酸電池、燃料電池等。所述儲能負荷控制器為任意可滿足本發(fā)明控制策略要求的PLC控制器。所述ATS快速切換開關(guān)須在雙電源切換裝置檢測動作周期完成后，方可對系統(tǒng)是否失電進行檢測，以保證不出現(xiàn)開關(guān)抖動現(xiàn)象。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，輔助系統(tǒng)設(shè)備包括消防控制系統(tǒng)和環(huán)境控制系統(tǒng)，消防控制系統(tǒng)包括火情監(jiān)測設(shè)備和消防滅火設(shè)備，環(huán)境控制系統(tǒng)包括通風(fēng)與溫度控制設(shè)備。